2017年8月22日，开放数据中心委员会主办，百度、腾讯、阿里巴巴、中国电信、中国移动、中国信息通信研究院、英特尔承办的"2017 ODCC开放数据中心峰会"在京隆重召开。在下午的测试认证分论坛上，三星高级工程师豆坤针对企业级SSD发展趋势简介做了演讲。
豆坤：大家下午好，很高兴在这里跟大家分享企业级SSD发展趋势，我们做一些简单的介绍，暂时不展开讨论。
第一个趋势，大家都已经感受到了，SSD相对于HDD在诸多方面都存在着明显的优势，比如体积、噪音、重量、容量，3.5寸的固态硬盘可以做到60TB，2.5寸的固态硬盘最大可以做到32TB.除此之外，SSD的性能尤其是SSD的随机读写性能大幅度领先于HDD，基于这些优点很多企业在很早的时候就在一些关键业务上开始使用了固态硬盘。现在制约SSD发展的只有SSD的价格，但这些年随着技术进步，SSD的价格也在不断下降，在这个过程中我认为一个比较重要的因素就是TLC NAND技术的成熟。
我们都知道NAND闪存颗粒经过SLC、MLC、TLC、QLC这几个阶段，如图是我在各大SSD厂商的官方网站上搜索到的各个厂商主推的企业级的SSD，可以看到目前使用MLC NAND颗粒的厂商还很多，但TLC开始在企业级SSD上出现的越来越多，像三星和英特尔最新推出的企业级SSD都是TLC NAND.东芝和西数在今年的6月份发布了QLC NAND，三星也有自己的QLC产品，今天上午有同事做了分享，我们的QLC的SSD可以做到128TB. 另外，我们可以看到初期TLC NAND寿命很低，后期寿命有了一定的提升，除了工艺的进步，一个重要因素是3D NAND技术的出现。
早期为了进一步提升NAND的存储密度和降低成本，NAND颗粒的工艺一直在不断的提升，但是随着工艺的不断提升，每个cell之间的干扰也会变得越来越严重，为了解决这个问题，各家厂商开始研发3D NAND技术，在平面的基础上通过NAND颗粒的堆叠实现容量的增加。现阶段各家的3D NAND都已经开始推出到了48层，最多可以达到64层甚至更高，后面还有90多层。
除了3D NAND，各家厂商也开始去研发新的存储介质，PCM相变存储器就是其中一种，它利用一个特殊的材料在晶态和非晶态之间进行相互的转化的相变来存储数据，我们先不讨论它使用什么材料，它怎么操作，先看它有哪些优点。首先就是比现在的闪存快100倍甚至更多，同时还有百万级的数据擦写次数，它也有缺点，因为它使用电热导致相变，对于电热的驱动温度的控制其实是一个重要的难点，同时在很小的纳米尺寸下的使用电热驱动相变会不会带来一定的功耗问题或者散热问题，还不好说，现阶段的PCM还是处于实验室阶段。
三星也推出了Z-NAND闪存颗粒，Z-NAND使用了新的电路和新的主控，保持比较高的速度的情况下，读延迟相对普通的NAND颗粒有着大幅降低，寿命也相比普通NAND有着大幅增加。这就使Z-NAND有一个介于DRAM和普通SSD之间的性能。
Z-NAND、PCM，3D NAND堆叠技术，都是在存储介质上正在应用或正在探索的技术，除此之外在SSD的接口协议上也有一些变化，我们知道SATA SSD继承了HDD的生态系统，在兼容性方面有着很好的表现。但现在有很多企业开始在自己的关键性业务上开始使用NVMe SSD代替SATA SSD，NVMe SSD除了有更高的理论带宽和更低的延迟，接口也比以前更丰富，现在的NVMe SSD不像以前的AIC的端口，U.2接口的出现使得NVMe SSD更加易于管理和维护，可以实现前端的插拔，实现不停机的更换。虽然现在还有很多不利的因素制约着NVMe SSD的发展，比如像它的功耗、散热等等，但是围绕着NVMe SSD也有一些新技术在不断推出，使NVMe SSD适配于更多场景，我们在这里简要跟大家分享一些。
Dual Port NVMe SSD可以让一块存储设备可以连接在两个不同的磁盘控制器上，当其中一个磁盘控制器出现故障，第二个控制器也能迅速接手，避免无法使用。为了让每个磁盘控制器都有足够的带宽，通常将U.2接口的PCIe 3.0 x4带宽一分为二，每个磁盘控制器在访问SSD是都能拥有一半的带宽。
下一个是Multi-Stream技术，multi stream技术已经写入到NVMe spec V1.3中，它可以使SSD根据主机端提供的Stream ID，将具有相同或相似生命周期的数据写入到相同的擦除单元中去，大大提高了GC时的效率，减少了写放大，使得SSD的性能和寿命都有了较大的提升。Multi-Stream在一些场景可以实现20%甚至更高应用程序性能的提升，同时减少SSD20%的写入放大。
Key Value SSD，现有的存储架构需要将KV的接口转成下层的Block接口，在这个过程中需要KV到LBA到PBA的转化，这个转化很消耗资源，KV SSD砍掉了不必要的软件层和硬件层，使应用程序可以更直接访问到SSD，大大提高SSD的访问效率。现阶段各大厂商都开始向标准化组织提出自己的技术建议，希望推动KV SSD成为开放性的标准，以此推动SSD的发展。
传统虚拟化都是通过软件实现的，虽然实现了CPU的虚拟化，但没有实现I/O的虚拟化，I/O的决策还是通过软件实现的，这样就会带来一个瓶颈并且影响性能。SR-IOV可以将一个物理控制器可以虚拟成多个虚拟控制器，并将一些物理资源分配给虚拟控制器，这样就可以让数据传输绕过软件模拟层直接分配到虚拟设备，降低软件模拟层中的I/O开销。
NVMe over Fabric，这个技术现在研究的人比较多，现在一个SSD可以提供高达10TB的容量，可以提供十几万甚至几十万的IOPS，对於单台服务器来说是比较浪费的，我和互联网的同事们沟通过，如果在一个SSD上存储太多的数据，那么CPU或者内存就可能会成为瓶颈。在这种情况下怎么办？只能少存一些数据，这样也会带来巨大的空间的浪费。在NVMe over Fabric出现之前也有一些其他的互联协议提供一个共享方式，改善系统的性能，减少CPU的负担，像iSCSI，但是iSCSI仍然受到SCSI协议的限制，存在较大协议的开销，我们都知道NVMe在单系统上有很高的性能和很高的效率，NVMe over Fabric把高性能高效率带到了NVMe存储互联结构当中，大大的减少了网络的延迟，在低压力下，NVMe over Fabric环境下的延迟比本地延迟稍微高一点，但是在高压力下它的延迟和IOPS几乎可以做到和本地一个水平。
简单做一个小结，现在的闪存介质相对于以前已经有了比较大的进步和发展，3D NAND技术使得现在SSD的容量越来越大，同绕着SSD有一些新的技术在不断出现，来解决SSD或者SSD使用过程中的痛点，比如KV和Multi stream最大化的挖掘SSD的潜能，SR-IOV和NVMe over Fabric解决SSD在虚拟化和网络应用环境下的瓶颈。以后还会有更多新的技术出现，三星作为SSD的厂商，非常乐意跟大家分享和探讨这些技术，希望通过我们的共同的努力促进SSD的发展，使SSD给我们的工作和生活带来更多的便利，谢谢。
随着第三代96层/QLC 3D NAND的到来，每GB的cost将进一步下降，价格优势会助力3D NAND全面开花。
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